关于STM32库函数的代码性能对比

ST 已经推出了三种库函数，用以方便客户快速开发STM32系列的 MCU。从最早的标准外设驱动库，到后来的 Cube HAL ， 再到 Cube LL，还有直接写寄存器。这几种库的代码效率到底如何呢？本文将针对这个问题进行分析和对比，最后提供对比数据供大家参考。

问题分析

我们以 GPIO 翻转、tiM PWM 输出、ADC DMA数据采集和 DMA M2M 这四个常用功能，通过不同的库函数来实现，最终来对比各个库函数的性能。四个工程代码的内容简述如下：

GPIO 翻转：切换 GPIO 的输出电平，其中包含了系统时钟初始化和 GPIO 翻转的代码。

TIM PWM 输出：通过 TIM1 的通道 1 输出频率是 36KHz 的 PWM，循环修改其占空比从 25%到 50%，其中包含了系统时钟初始化、TIM1 的初始化和切换占空比的代码。

ADC DMA 数据采集：通过 ADC 的模拟通道 1，采集 100 次 ADC 的结果，并使用 DMA 传输到到用户缓冲区，其中包含了系统时钟初始化、ADC 初始化和 DMA 的初始化的代码。

DMA M2M:使用 DMA1 的通道 1，从 Flash 中传输 100 字节的数据到片内的 SRAM 中。其中包含了系统时钟的初始化和 DMA的初始化代码。

主要对比三个参数：Flash 占用量、SRAM 占用量和执行代码的效率。

Flash 和 SRAM 的占用量可以通过查看 IAR 生成的*.map 文件了解到。

在*.map 文件中，会有如上图的内容，其中的 readonly code memory 加上 readonly data memory 的和，就是 Flash 的占用量。而 Readwrite data memory 的大小即为 SRAM 的占用量。那么上图所示的 Flash 占用量即为 3204=3174+30，SRAM 占用量即为 1032。因用户堆（Cstack）我们设置的为 1024，所以真正应用代码所占用的 SRAM 量为 8=1032-1024.

代码的运行效率部分，我们是通过 IAR 提供的内核运行周期数（CYCLECONTER）来计算的。在功能函数的开始处和结束处分别设置断点，两次内核运行周期数的差值，就是此处代码的运行周期。

测试硬件选用了 Nucleo-F302 评估板。软件环境和库函数详情如下：

• IAR V7.60
• Optimizations Level High (Size)
• STM32CubeMX V4.17
• Create Project with Copy the necessary library files
• STM32CubeF3 V1.60
• STM32F30x_DSP_StdPeriph_Lib_V1.2.3
• STM32F3xx CMSIS V2.3.0

测试结果如下：

总结：
总体来看，代码效率与移植性成反比的规律是明显的。但与 Cube HAL 相比， Cube LL 的效率优势还是很明显的，几乎和直接写寄存器的效率相差无几。而且目前 STM32cubeMX 已经开始支持直接生成使用 Cube LL 的工程，对于以后追求效率的开发应用人员来说，非常值得推荐给大家使用。